logo search
mat_mod

9. Свойства пф. Классификация типовых пф.

Описание связей между изображениями по Лапласу входных U1(s), I1(s) и выходных U2(s), I2(s) величин операторными соотношениями привело нас к наиболее общей форме представления входных и передаточных функций в линейных электрических цепях:

; ;;.

Функции Z(s), Y(s), K(s) — функции цепи — обладают рядом общих свойств. Изучение этих свойств необходимо, в частности, при решении задач синтеза цепей: определении структуры и параметров ее элементов по заданным входным и выходным токам и напряжениям. Это необходимо, например, при проектировании систем автоматики и связи, в которых нужно обеспечить заданный характер преобразования сигнала. Типичной в этом отношении является задача синтеза частотного фильтра. В дальнейшем будем использовать для входных и передаточных функций общее обозначение F(s), рассматривая эту величниу как функцию комплексного аргумента s =  + j.

Вещественность. Параметры элементов цепи RLC входят в алгебраические уравнения, составленные для операторных изображений токов и напряжений на базе законов Кирхгофа, контурных или узловых уравнений, в комбинациях RsL, 1/sC или 1/R, 1/sLsC. Поэтому любая функция цепи, определяемая отношением изображений двух токов или напряжений, выражается рациональной дробью аргумента s:

.

Полином в знаменателе F(s) представляет характеристическое уравнение цепи. Он представляет собой главный определитель системы узловых или контурных уравнений Y или Z, в зависимости от того, какой из этих методов используют для описания цепи. 

Коэффициенты полиномов числителя bk и знаменателя ak дроби F(s), образованные произведениями сопротивлений, емкостей или индуктивностей элементов цепи, вещественны. Эти полиномы также можно представить в факторизованной форме

,

(22.1)

где — корни числителя — нулиF(s); s0k — корни знаменателя — полюсы (s).

Так как коэффициенты ak и bk являются вещественными, то при вещественных значениях оператора s функция цепи F(s) принимает вещественные значения

при .

(22.2)

Отсюда, в частности, следует, что комплексные нули s'0также, как и полюсы s0k, — комплексно сопряженные.